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| ====== Netzwerke ====== | ====== Netzwerke ====== | ||
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| - | ===== Netzwerktechnik ===== | ||
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| - | ==== Warum benötige ich Netzwerke? ==== | ||
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| - | - Um Internet zur Verfügung zu stellen | ||
| - | - Datenaustausch | ||
| - | - Datenbestände gemeinsam zu nutzen | ||
| - | - Gemeinsame Nutzung von Hardware (Thin Client, PowerServer) | ||
| - | - Datensicherheit durch z.B. NAS Speicherung | ||
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| - | ==== Peer to Peer Netzwerke ==== | ||
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| - | Jeder ist selber für seine Daten verantwortlich | ||
| - | Einfaches aufbauen, keine separate Hard- oder Software | ||
| - | Bei kleinen Netzen geringe Adminkosten | ||
| - | Bei Ausfall eines Pcs trotzdem noch weiterarbeiten | ||
| - | Bei 10 PCs ist Ende bei Microsoft (z.B. können nur zehn gleichzeitig Drucken) | ||
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| - | ==== Client Server Netzwerke ==== | ||
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| - | Server defekt kann kein Mitarbeiter mehr arbeiten | ||
| - | Brauchen separate Hard und Software | ||
| - | Hohe Datensicherheit durch Speicherung des Admins | ||
| - | Bei großen und mittleren Netzwerken geringe Adminkosten => Softwareaktualisierungen nur auf wenigen Systemen(Servern) | ||
| - | Spielt keine Rolle wo der Benutzer rangeht kann sich von überall auf Server mit seinen Kontodaten anmelden | ||
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| - | ==== Mainframe Rechner ==== | ||
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| - | In einem Großrechner sind aufeinander abgestimmte, | ||
| - | Ein Großrechner zeichnet sich vor allem durch seine Zuverlässigkeit und hohe Ein-Ausgabe-Leistung aus. Er kann im Online-Betrieb (Time Sharing) eine große Anzahl von Benutzern bedienen, im Batch-Betrieb aber auch komplizierte und aufwendige Aufgaben durchführen. Die Benutzer erhalten beim Online-Betrieb Zugang zu einem Großrechner über Computer-Terminals. Seit sich Personal Computer (PCs) durchgesetzt haben, werden solche Terminals meistens durch entsprechende Emulationen auf den PCs ersetzt. | ||
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| - | ==== HUB ==== | ||
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| - | Sendet Anfrage nach Mac Adresse an alle Geräte im Netzwerk | ||
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| - | Switch | ||
| - | Führt intern Tabelle und verteilt gezielt Daten an richtigen Empfänger | ||
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| - | ==== Netzwerk Topologien ==== | ||
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| - | === Bus Topologie === | ||
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| - | BNC | ||
| - | Vorteile | ||
| - | * • Der Ausfall eines Gerätes hat für die Funktionalität des Netzwerkes keine Konsequenzen | ||
| - | * • RG 58 => 185m (30 PCs pro Segment untergebracht) 10 Base 2 => RG 58 (maximale Geschwindigkeit 10 Mbits /Base | ||
| - | * yellow Kabel 500m(100 PCs pro Segment) 10 Base 5 => yellow Kabel (maximale Geschwindigkeit 10 Mbits /Base/ 500 meter) | ||
| - | * • Einfache Verkabelung und Netzerweiterung | ||
| - | * • Es werden keine aktiven Netzwerkgeräte z.B. Switch/Hub benötigt | ||
| - | * Nachteile | ||
| - | * • Datenübertragungen können leicht abgehört werden (Stichwort: Sniffer). | ||
| - | * • Eine Störung des Übertragungsmediums an einer einzigen Stelle im Bus (defektes Kabel) blockiert den gesamten Netzstrang. | ||
| - | * • Es kann zu jedem Zeitpunkt immer nur eine Station Daten senden. Währenddessen sind alle anderen Sender blockiert (müssen zu übertragende Daten intern zwischenpuffern). | ||
| - | * • Bei Bussen, die Kollisionen zulassen und auf eine nachträgliche Behebung setzen, kann das Medium nur zu einem kleinen Teil ausgelastet werden, da bei höherem Datenverkehr überproportional viele Kollisionen auftreten | ||
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| - | 10 Base 2 => RG 58 (maximale Geschwindigkeit 10 Mbits /Base | ||
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| - | === 5-4-3 RepeaterRegel === | ||
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| - | 5 Segmente mit 4 Repeatern allerdings nur in drei Segmenten PCs unterbringen | ||
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| - | === Ring Topologie 10BASE5 === | ||
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| - | RJ45 Stecker | ||
| - | Vorteile | ||
| - | * • Deterministische Rechnernetzkommunikation ohne Paketkollisionen – Vorgänger und Nachfolger sind definiert | ||
| - | * • Alle Stationen arbeiten als Verstärker | ||
| - | * • Alle Rechner haben gleiche Zugriffsmöglichkeiten | ||
| - | * • Garantierte Übertragungsbandbreite | ||
| - | * • Skaliert sehr gut, Grad bleibt bei Erweiterung konstant | ||
| - | * • Reguläre Topologie, daher leicht programmierbar | ||
| - | Nachteile | ||
| - | * • Niedrige Bisektionsweite und Konnektivität, | ||
| - | * • Teure Komponenten | ||
| - | * • Darf/ | ||
| - | * • Relativ hoher Durchmesser, | ||
| - | * • Hoher Verkabelungsaufwand | ||
| - | * • Datenübertragungen können leicht abgehört werden. | ||
| - | * • Langsamere Datenübertragung bei vielen angeschlossenen Endgeräten | ||
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| - | === Stern Topologie 10 Base T 10 Base F (Glasfaser) === | ||
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| - | Vorteile | ||
| - | * • Der Ausfall eines Endgerätes hat keine Auswirkung auf den Rest des Netzes. | ||
| - | * • Dieses Netz bietet hohe Übertragungsraten, | ||
| - | * • Leicht erweiterbar | ||
| - | * • Leicht verständlich | ||
| - | * • Leichte Fehlersuche | ||
| - | * • Kombinierte Telefon- / Rechnernetzverkabelung möglich | ||
| - | * • Sehr schnell | ||
| - | Nachteile | ||
| - | * • Durch Ausfall des Verteilers wird Netzverkehr unmöglich | ||
| - | * • Niedrige Übertragungsrate bei vielen Hosts wenn ein Hub benutzt wird → Unterteilung des Netzes mit Switch ist notwendig | ||
| - | * • Hoher Kabelaufwand | ||
| - | Segmentlänge 100 Meter | ||
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| - | Theoretisch 1024 PCs an einem Switch möglich | ||
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| - | Batchkabel verwenden wenn möglich | ||
| - | Din Norm welche Farbe für welche Ader | ||
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| - | ==== Kabeltypen: ==== | ||
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| - | Twisted-Pair-Kabel gibt es in zwei- und vierpaariger Ausführung. Bei aktuellen Netzwerkinstallationen werden fast nur vierpaarige Kabel verwendet. | ||
| - | Neben der Einteilung in Klassen und Kategorien bezieht man sich bei der Bezeichnung von Twisted-Pair-Kabel auf deren Zusammensetzung aus Mantel, Schirm und Adernpaaren. Hier gibt es deutliche Unterschiede, | ||
| - | Grundsätzlich unterschiedet man zwischen geschirmte und ungeschirmte Kabel. Im Gegensatz zu den geschirmten Kabel (STP und FTP) weisen die ungeschirmten Kabel (UTP) eine deutlich schlechtere Übertragungsqualität auf, die sich bei hohen Übertragungsraten und langen Leitungslängen negativ bemerkbar macht. | ||
| - | Da die alten Bezeichnungen nicht einheitlich, | ||
| - | XX steht für die Gesamtschirmung | ||
| - | • U = ohne Schirm (ungeschirmt) | ||
| - | • F = Folienschirm (beschichtete Kunststofffolie) | ||
| - | • S = Geflechtschirm (Drahtgeflecht) | ||
| - | • SF = Geflecht- und Folienschirm | ||
| - | Y steht für die Aderpaarschirmung | ||
| - | • U = ohne Schirm (ungeschirmt) | ||
| - | • F = Folienschirm (beschichtete Kunststofffolie) | ||
| - | • S = Geflechtschirm (Drahtgeflecht) | ||
| - | ZZ steht für die Verseilungsart | ||
| - | • TP = Twisted Pair (in der Regel) | ||
| - | • QP = Quad Pair | ||
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| - | UTP (Unshielded Twisted Pair) | ||
| - | Kabel mit ungeschirmten Paaren und ohne Gesamtschirm. | ||
| - | Einsatz vorzugsweise bei der Etagen- und Endgeräteverkabelung. | ||
| - | Das Hauptproblem bei UTP-Kabeln ist das Übersprechen, | ||
| - | Das Kabel ist jedoch wegen seines geringen Außendurchmessers und der fehlenden Schirme einfach zu verarbeiten und in der Regel preisgünstiger als andere Kabeltypen. | ||
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| - | • STP (Shielded Twisted Pair): | ||
| - | Die Adernpaare sind mit einem metallischem Schirm (meist eine aluminiumkaschierte Kunststofffolie) umgeben. | ||
| - | Bei Schirmung jeweils eines Paares spricht man auch von PiMF (Paar in Metallfolie), | ||
| - | Durch diese zusätzliche Schirmung besitzt das STP-Kabel einen größeren Außendurchmesser und ist dadurch schlechter zu verlegen (größerer Biegeradius) als UTP-Kabel. | ||
| - | Das Übersprechen zwischen den einzelnen Adernpaaren kann jedoch durch die Schirmung verringert werden (siehe auch Elektromagnetische Verträglichkeit). | ||
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| - | • S/STP (Screened Shielded Twisted Pair): | ||
| - | Aufbau wie bei STP, jedoch mit zusätzlicher metallischer Gesamtschirmung um die Leiterbündel. | ||
| - | Der Gesamtschirm kann als Folie oder als Drahtgeflecht oder aus beidem zusammen ausgeführt sein. | ||
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| - | • S/UTP (Screened Unshielded Twisted Pair): | ||
| - | Aufbau wie bei UTP, jedoch mit zusätzlicher metallischer Gesamtschirmung um die Leiterbündel. | ||
| - | Der Gesamtschirm kann als Folie oder als Drahtgeflecht oder aus beidem zusammen ausgeführt sein. | ||
| - | Besteht der Gesamtschirm nur aus einer Folie, wird so ein Kabel auch als FTP-Kabel bezeichnet; besteht der Gesamtschirm aus Folie + Drahtgeflecht auch als S/ | ||
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| - | === Kabeltyp Kategorien === | ||
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| - | Kat 1 : Bandbreite bis 100 kHz | ||
| - | Kat 2 : Bandbreite bis 1 MHz | ||
| - | Kat 3 : Bandbreite bis 16 MHz Nicht geeignet für Geschwindigkeiten über 16 Mbit/s. Heute vor allem als Telefonkabel eingesetzt. | ||
| - | Kat 4 : Bandbreite bis 20 MHz | ||
| - | Kat 5 : Bandbreite bis 100 MHz In den meisten aktuellen LANs eingesetzt vier einzeln abgeschirmte Adernpaare (Screened/ | ||
| - | Kat 6 : Bandbreite bis 200 MHz | ||
| - | Kat 7 : Bandbreite bis 600 MHz | ||
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| - | ISO/IEC 11801 | ||
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| - | Die internationalen Standardisierungs-Aktivitäten für anwendungsneutrale Verkabelungssysteme begannen 1991. 1993 lag der erste Entwurf für den internationalen Standard ISO/ | ||
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| - | RJ 45 | ||
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| - | Token Ring Adernpaar 1 und 3 | ||
| - | 10BaseT Adernpaar 2 und 3 | ||
| - | 100BaseT Adernpaar 2 und 3 | ||
| - | 100BaseT4 Adernpaar 1, 2, 3 und 4 | ||
| - | VG-AnyLAN Adernpaar 1, 2, 3 und 4 | ||
| - | Belegung RJ45-Stecker für Ethernet nach EIA/TIA 568A (Netzwerkkabel) Belegung RJ45-Stecker für Ethernet nach EIA/TIA 568B (Netzwerkkabel) | ||
| - | Signal Pin Farbe | ||
| - | TX+ 1 weiß/ | ||
| - | TX- 2 grün | ||
| - | RX+ 3 weiß/ | ||
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| - | RX- 6 orange | ||
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| - | Signal Pin Farbe | ||
| - | TX+ 1 weiß/ | ||
| - | TX- 2 orange | ||
| - | RX+ 3 weiß/ | ||
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| - | RX- 6 grün | ||
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| - | ==== IP ==== | ||
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| - | Eine IP-Adresse ist eine Adresse in Computernetzen, | ||
| - | Die IP-Adresse wird verwendet, um Daten von ihrem Absender zum vorgesehenen Empfänger transportieren zu können. Ähnlich der Postanschrift auf einem Briefumschlag werden Datenpakete mit einer IP-Adresse versehen, die den Empfänger eindeutig identifiziert. Aufgrund dieser Adresse können die „Poststellen“, | ||
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| - | ==== DNS ==== | ||
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| - | Das Domain Name System (DNS) ist einer der wichtigsten Dienste in vielen IP-basierten Netzwerken. Seine Hauptaufgabe ist die Beantwortung von Anfragen zur Namensauflösung. | ||
| - | Das DNS funktioniert ähnlich wie eine Telefonauskunft. Der Benutzer kennt die Domain (den für Menschen merkbaren Namen eines Rechners im Internet) – zum Beispiel example.org. Diese sendet er als Anfrage in das Internet. Der URL wird dann dort vom DNS in die zugehörige IP-Adresse (die „Anschlussnummer“ im Internet) umgewandelt – zum Beispiel eine IPv4-Adresse der Form 192.0.2.42 oder eine IPv6-Adresse wie 2001: | ||
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| - | ==== Subnetzmaske ==== | ||
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| - | Die Aufteilung eines zusammenhängenden Adressraums von IP-Adressen in mehrere kleinere Adressräume nennt man Subnetting. | ||
| - | Ein Subnet, Subnetz bzw. Teilnetz ist ein physikalisches Segment eines Netzwerks, in dem IP-Adressen mit der gleichen Netzwerkadresse benutzt werden. Diese Teilnetze können mit Routern miteinander verbunden werden und bilden dann ein großes zusammenhängendes Netzwerk. | ||
| - | 255.255.255.0 | ||
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| - | ==== Gateway ==== | ||
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| - | Teilweise wird im Heimbereich ein Kombigerät aus DSL-Router und DSL-Modem als Internet-Gateway bezeichnet. Diese Geräte vereinen, vereinfacht ausgedrückt, | ||
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| - | ==== Netzwerkklasse ==== | ||
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| - | Netzklasse Präfix Adressbereich Netzmaske Netzlänge | ||
| - | (mit Präfix) Netzlänge | ||
| - | (ohne Präfix) Hostlänge Netze Hosts pro Netz | ||
| - | A 0... 0.0.0.0 – 127.255.255.255 255.0.0.0 8 Bit 7 Bit 24 Bit 128 16.777.214 | ||
| - | B 10... 128.0.0.0 – 191.255.255.255 255.255.0.0 16 Bit 14 Bit 16 Bit 16.384 65.534 | ||
| - | C 110... 192.0.0.0 – 223.255.255.255 255.255.255.0 24 Bit 21 Bit 8 Bit 2.097.152 254 | ||
| - | D 1110... 224.0.0.0 – 239.255.255.255 Verwendung für Multicast-Anwendungen | ||
| - | E 1111... 240.0.0.0 – 255.255.255.255 reserviert (für zukünftige Zwecke) | ||
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| - | ==== Private Netze ==== | ||
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| - | A-Klasse-Netz: | ||
| - | B-Klasse-Netze: | ||
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| - | ==== APIPA ==== | ||
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| - | ist eine Abkürzung für Automatic Private IP Adressing. | ||
| - | Eine selbst zugewiesene IP-Adresse, wenn DHCP nicht funktioniert. | ||
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| - | Ein Rechner versucht bei einem DHCP-Server seine TCP/ | ||
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| - | Erreicht der Rechner jedoch keinen DHCP-Server, | ||
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| - | ==== Routing ==== | ||
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| - | die Übermittlung von Nachrichten über Nachrichtennetze. Im Unterschied zu Verteilern (Hubs und Switches) arbeitet das Routing ohne Einschränkungen auch in vermaschten Netzen. | ||
| - | Das Routing ist ein Vorgang, der den Weg zur nächsten Station eines Datenpakets bestimmt. Im Vordergrund steht die Wahl der Route aus den verfügbaren Routen, die in einer Routing-Tabelle gespeichert sind. | ||
| - | |||
| - | Verschiedene Parameter und Kriterien können für die Wahl einer Route von Bedeutung sein: | ||
| - | - Verbindungskosten | ||
| - | - notwendige Bandbreite | ||
| - | - Ziel-Adresse | ||
| - | - Subnetz | ||
| - | - Verbindungsart | ||
| - | - Verbindungsinformationen | ||
| - | - bekannte Netzwerkadressen | ||
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| - | ==== Mac-Adresse ==== | ||
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| - | Jede Station in einem Ethernet-Netzwerk hat eine eigene Adresse. Diese Adresse soll die Stationen eindeutig identifizieren. Sie werden als MAC-Adressen, | ||
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| - | ==== NAT ==== | ||
| - | – das network address translation ist ein Verfahren, dass in IP-Routern eingesetzt wird, die lokale Netzwerke mit dem Internet verbinden. | ||
| - | ==== ARP ==== | ||
| - | - Address Resolution setzt IP-Adressen in Hardware- und MAC-Adressen im eigenen Netzwerk um | ||
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| - | ==== TTL ==== | ||
| - | - verstopfen des Netzes Daten wird durch Zeitvergabe verhindert | ||
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| - | ==== HUB ==== | ||
| - | – ist dumm, gibt nur Signal weiter wird nicht analysiert | ||
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| - | ==== Switch ==== | ||
| - | – Verteiler, der Tabelle mit Mac adressen anlegt und so verteilt, Tabelle wird alle paar Minuten zurückgesetzt | ||
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| - | ==== OSI – Model ==== | ||
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| - | Schichten – Details | ||
| - | === Schicht 1 === | ||
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| - | Bitübertragungsschicht (engl.: Physical Layer) | ||
| - | Die Bitübertragungsschicht ist für die Übertragung der Bitströme über das Übertragungsmedium (Kabel, Funk) zuständig. Hier werden folgende Parameter festgelegt: | ||
| - | 1. Übertragungsmedium (Kupfer, Glasfaser, Funk) | ||
| - | 2. Die Funktion der einzelnen Leitungen (Datenleitung, | ||
| - | Steuerleitung) | ||
| - | 3. die Übertragungsrichtung (simplex: in eine Richtung / | ||
| - | halb-duplex: | ||
| - | gleichzeitig in beide Richtungen | ||
| - | 4. Übertragungsgeschwindigkeit | ||
| - | Beispielgeräte, | ||
| - | |||
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| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | === Schicht 2 (MAC – Schicht) === | ||
| - | |||
| - | Sicherungsschicht (engl.: Link Layer) | ||
| - | Die Aufgabe der Sicherungsschicht ist der zuverlässige Austausch von Datenpaketen zwischen den Systemen. Sie wird in zwei Unterschichten unterteilt: in die MAC-Schicht (Medium Access Control), die an die Bitübertragungsschicht (Schicht 1) grenzt und in die LLC-Schicht (Logical Link Control), die an die Netzwerkschicht (Schicht 3) grenzt. – | ||
| - | Die Mac-Schicht regelt die Nutzung der Übertragungsmedien und schreibt die physikalische Sende- und Empfangsadresse in das Protokoll der Datenpakete. Die LLC-Schicht teilt den Bitdatenstrom in Datenrahmen (frames) und führt eine Fehlererkennung und -korrektur durch. – Beispielgeräte, | ||
| - | === Schicht 3 (IP Schicht) === | ||
| - | |||
| - | Netzwerkschicht (engl.: Network Layer) | ||
| - | Die Netzwerkschicht steuert den Austausch von Datenpaketen, | ||
| - | === Schicht 4 (Port Schicht) === | ||
| - | |||
| - | Transportschicht (engl.: Transport Layer) | ||
| - | Segmentieren bzw zerhacken der Pakete | ||
| - | Die Transportschicht ist die oberste Schicht des Transportsystems (Schicht 1 bis 4) und ist die Schnittstelle zum Anwendungssystem (Schicht 5 bis 7). Die Transportschicht wandelt die Datenpakete laut Protokoll-Informationen um und sorgt für die richtige Zusammensetzung der Pakete beim Empfänger. – Protokolle, die in dieser Schicht genutzt werden: TCP (nachgefordert), | ||
| - | === Schicht 5 === | ||
| - | |||
| - | Sitzungsschicht (engl.: Session Layer) | ||
| - | Die Sitzungsschicht ist die unterste Schicht des Anwendungssystems (Schicht 5-7) und baut logische Verbindungen zwischen Sender und Empfänger auf, kontrolliert diese und beendet sie wieder. – Folgende Dienste können in den Schichten 5-7 genutzt werden: FTP, Telnet, SMTP | ||
| - | === Schicht 6 === | ||
| - | |||
| - | Präsentationsschicht (engl.: Presentation Layer) | ||
| - | Die Präsentationsschicht fungiert als Dolmetscher, | ||
| - | === Schicht 7 === | ||
| - | |||
| - | Anwendungsschicht (engl.: Application Layer) | ||
| - | Die Anwendungsschicht ist die Schnittstelle zur eigentlichen Benutzeranwendung. Hier werden die Netzwerkdaten in vom Benutzer verwendbare Daten umgewandelt. – Beispielanwendungen: | ||
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| - | ==== CSMA/CD – Verfahren ==== | ||
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| - | Reinhören ins Kabel kann ich senden - Kollisionsvermeidung | ||
| - | Ist bei allem bis auf W-Lan | ||
| - | (SSMA/CA – Geräte mit W-Lan checken den Router und senden 1 Paket, so kann es zu einer Kollision kommen aber nicht zu vielen, wenn Bahn frei werden 50 Pakete gesendet, dann die nächsten 50 usw) | ||
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| - | ==== Ports ==== | ||
| - | - nur Programmzuweisung | ||
| - | ==== Ad-Hoc-Netz ==== | ||
| - | Netz welches keinen Router brauch und Geräte miteinander verbindet. (Kumpels sitzen im Zug und verbinden ihre Laptops miteinander über W-Lan zum zocken) | ||
| - | Infrastrukturnetz Bei einem Infrastruktur-Netz handelt es sich um ein Wireless LAN, bei dem die Kommunikation der einzelnen Endgeräte (Clients) über einen zentralen Knotenpunkt (Access Point) ermöglicht wird. Die Clients müssen sich jeweils mit ihrer MAC-Adresse am Knoten anmelden und bekommen eine IP-Adresse zugeteilt, falls ein DHCP-Server auf die anfragenden Clients antwortet. | ||
| - | Der Access Point kann dabei auch Vermittler in ein weiteres (auch drahtgebundenes) Netz sein. | ||
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| - | ==== DHCP ==== | ||
| - | ist ein Protokoll, um IP-Adressen in einem TCP/ | ||
| - | Warum DHCP? | ||
| - | Um ein Netzwerk per TCP/IP aufzubauen ist es notwendig jede einzelne Station zu konfigurieren. Für ein TCP/ | ||
| - | • Vergabe einer eindeutigen IP-Adresse | ||
| - | • Zuweisen einer Subnetzmaske (Subnetmask) | ||
| - | • Zuweisen des Default- bzw. Standard-Gateways | ||
| - | • DNS-Serveradressen | ||
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| ===== Hardware | ===== Hardware | ||